压力衰竭地层地应力变化及影响因素

压力衰竭地层易发生井漏、井塌等井下复杂,其主要原因是油气压力下降后岩石特性参数以及地应力发生改变。如果沿用压力未衰竭时的安全钻井液密度窗口将会导致钻井液密度选用不合理,增大井下复杂情况的发生几率。为解决上述问题,考虑岩石特性参数变化对地应力的影响,假设地层岩石为横观各向同性弹性材料,建立了新的地应力计算模型,以DF气田的DF111调整井为例,分析地应力影响因素。结果表明:岩石弹性模量增加会导致水平地应力差增大,且其对最小水平主地应力的影响随井深增加而变大;泊松比的变化不会改变水平地应力差;DF111调整井储层压力由1.03 g/cm3衰竭到0.46 g/cm3,最小水平主地应力下降20.5%,最大水平主地应力下降16.1%,地层发生井漏的主要原因是地应力降低导致岩石有效剪应力增大。     

填充介质对非均匀应力下双层套管所受应力的影响

采用双层套管是防止盐膏层套管变形和损坏的有效手段，而填充介质是影响双层套管整体力学性能的重要因素。以荆丘地区J45断块沙一段盐膏岩层段套管为研究对象，在确定盐膏岩蠕变本构方程的基础上，应用有限元方法建立了地层-水泥环-外层套管-填充介质-内层套管在非均匀地应力条件下的受载模型，得到内外层套管在不同填充介质厚度、不同填充介质类型条件下的等效应力分布，并进行比较分析。结果表明:增加介质厚度能减弱应力传递效果，但对双层套管整体所受等效应力影响较小；介质类型对套管所受等效应力影响较大，采用机油和天然橡胶介质时内层套管等效应力为使用水泥介质的33.55%和5.87%。基于以上规律，推荐采用正常钢级外层套管+液体介质+低钢级内层套管的双层套管，可以有效降低成本和保障油气生产安全。     

玛湖凹陷砂砾岩地层抗钻特性预测及钻头优选

针对玛湖区块百口泉组砂砾岩地层岩性复杂、钻头选型困难和钻井效率低的问题,选取该区块典型的砂砾岩岩样,开展了砂砾岩抗钻特性参数室内试验测试。通过对试验结果的数理统计分析,建立了基于测井资料的砂砾岩地层抗钻特性参数预测模型,绘制了玛湖区块砂砾岩抗钻特性参数剖面,分析了百口泉组地层抗钻特性参数的分布规律,并综合砂砾岩地层抗钻参数、比能法、机械钻速法和因子分析法开展了钻头优选和现场应用。研究与应用结果表明,玛湖百口泉组砂砾岩地层可钻性波动大,软硬交错显著,非均质性强,推荐选用具有高抗冲击抗磨损的MDI513和MSI613这2种PDC钻头,与邻井相比平均机械钻速分别提高30%和35%以上,钻头进尺分别提高14%和8%以上。所得结果可为类似于玛湖凹陷百口泉组的砂砾岩地层钻头优选提供参考。     

考虑多弱面的非连续煤夹层井壁坍塌模型与规律分析

煤层多弱面结构会导致井眼力学稳定性更差,在钻井过程中极易发生掉块垮塌。为研究煤层井壁坍塌规律,文章基于MG-C和岩石弱面双准则建立了考虑地层产状、井眼轨迹和煤层多弱面的坍塌压力计算模型,分析了煤层多弱面对坍塌压力影响的主控因素和影响规律,并针对含砂岩和煤层的非连续煤夹层进行坍塌压力实例计算。结果表明：随着井斜角增大,影响坍塌压力的主控因素由割理面转变为层理和本体;当井眼方位与割理面互成约45°夹角时,割理面为主控因素;综合来看煤层多弱面结构对坍塌压力的影响更大,且以沿弱面发生破坏为主;随着层理倾角的增大,坍塌压力先增大后减小,在层理倾角约45°时坍塌风险最大;随着层理倾向增大,主要影响坍塌方位,对数值大小影响不大。文章研究成果可为含煤夹层在钻井过程中预防井壁垮塌提供更好的理论指导。     

确定岩石抗钻特性空间分布规律的新方法

现有岩石抗钻特性分布规律的确定方法存在同一深度岩石抗钻特性分布不连续、应用测井资料不能建立岩石抗钻特性空间分布规律的问题.鉴于此,测定了新疆玛湖凹陷百口泉组地层岩心的单轴抗压强度、硬度和可钻性级值等,结合岩心对应深度的测井资料,建立了基于测井数据的岩石抗钻特性参数计算模型.将地层岩石抗钻特性参数的空间分布规律问题转化为...     

强抑制性水基钻井液的室内实验研究

由于页岩地层水化作用较强,地层极易水化膨胀导致井壁不稳定,大量岩屑分散在钻井液中,引起钻井液流变性能的剧烈变化,井段容易发生井漏、垮塌、缩径等问题。针对这种情况,研发出一种抗高温抗污染的强抑制性水基钻井液体系。通过评价胺类页岩抑制剂UHIB-B和硅酸盐抑制剂Y1,两者的协同作用提高钻井液的抑制性能,并保持着较好的流变性能。该体系抗温达到了120℃,API滤失量小于3 mL,HTHP滤失量小于9 mL,测试其封堵性能时测得钻井液体系侵入沙床深度为1.8 cm,在膨润土以及无机盐的污染下,仍然保持着较好的流变性能,钻井液体系的岩屑回收率达98%,钻井液的防膨率达85%。试验表明,该套体系具有良好的流变性、抑制性及封堵性,抗温性能和抗侵能力优良,适宜在高水敏和易污染等复杂地层中使用。     

川南威远地区筇竹寺组页岩力学性质及可压性评价

川南龙马溪页岩气规模开发已取得理想效果,但由于页岩气开采具有明显的快速产量递减规律,因此探索新层系的勘探开发和压裂潜力必须提前谋划。文章以川南威远地区筇竹寺组页岩为研究对象,通过X衍射分析、电子显微镜扫描、岩石强度试验、地应力大小测试等方法,综合分析了该地区筇竹寺组页岩力学性质及可压性,并与龙马溪组页岩进行了对比。结果表明,威远地区筇竹寺组页岩为硅质页岩,脆性矿物含量高,天然微裂缝发育,具有良好的储层改造基础物性;页岩层理面内不同方位力学参数变化小,抗拉/抗压强度比值低,且地应力差异系数较小,具有产生复杂裂缝的力学条件;结合微观特征和力学特征的综合可压性评价认为,威远地区筇竹寺组页岩可压性优于龙马溪组页岩,展示了良好的资源接替潜力。